Haproxy一：介绍+配置+健康检查

1.1 Haproxy介绍
HAProxy是一个特别适用于高可用性环境的TCP/HTTP开源的反向代理和负载均衡软件。在7层负载均衡方面的功能很强大(支持cookie track, header rewrite等等)，支持双机热备，支持虚拟主机，支持健康检查，同时还提供直观的监控页面，可以清晰实时的监控服务集群的运行状况。同时支持Linux 2.6内核中System Epoll，通过简化系统调用，大幅的提高了网络I/O性能。
ps: (反向代理服务器就相当于目标服务器，即用户直接访问反向代理服务器就可以获得目标服务器的资源。同时，用户不需要知道目标服务器的地址，也无须在用户端作任何设定。反向代理服务器通常可用来作为Web加速，即使用反向代理作为Web服务器的前置机来降低网络和服务器的负载，提高访问效率)

Haproxy包括以下一些特征：
 根据静态分配的cookie 分配HTTP请求
 分配负载到各个服务器，同时保证服务器通过使用HTTP Cookie实现连接保持；
 当主服务器宕机时切换到备份服务器；允许特殊端口的服务监控；
 做维护时通过热配置可以保证业务的连续性，更加人性化；
 添加/修改/删除HTTP Request和Response 头；
 通过特定表达式Block HTTP请求；
 根据应用的cookie做连接保持；
 带有用户验证的详细的HTML监控报告；
1.1.1 Haproxy支持的平台
 HAProxy is known to reliably run on the following OS/Platforms :
 Linux 2.4 on x86, x86_64, Alpha, Sparc, MIPS, PARISC
 Linux 2.6 / 3.x on x86, x86_64, ARM, Sparc, PPC64
 Solaris 8/9 on UltraSPARC 2 and 3
 Solaris 10 on Opteron and UltraSPARC
 FreeBSD 4.10 - 10 on x86
 OpenBSD 3.1 to -current on i386, amd64, macppc, alpha, sparc64 and VAX (check the ports)
 AIX 5.1 - 5.3 on Power™ architecture
1.1.2 HAProxy负载均衡算法
HAProxy的负载均衡算法现在具体有如下8种：
① roundrobin，表示简单的轮询，这个不多说，这个是负载均衡基本都具备的；
② static-rr，表示根据权重，建议关注；
③ leastconn，表示最少连接者先处理，建议关注；
④ source，表示根据请求源IP，这个跟Nginx的IP_hash机制类似，我们用其作为解决session问题的一种方法，建议关注；
⑤ ri，表示根据请求的URI；
⑥ rl_param，表示根据请求的URl参数’balance url_param’ requires an URL parameter name；
⑦ hdr(name)，表示根据HTTP请求头来锁定每一次HTTP请求；
⑧ rdp-cookie(name)，表示根据据cookie(name)来锁定并哈希每一次TCP请求。

1.1.3 Haproxy部署

Haproxy源码编译安装

安装依赖软件包
[root@linux-node1 ~]# yum install -y net-tools vim lrzsz tree screen lsof tcpdump nc mtr nmap gcc glib gcc-c++ make
[root@linux-node1 ~]# cd /usr/local/src
[root@linux-node1 src]# wget http://www.haproxy.org/download/1.6/src/haproxy-1.6.3.tar.gz
[root@linux-node1 src]# tar zxf haproxy-1.6.3.tar.gz
编译安装Haproxy
[root@linux-node1 src]# cd haproxy-1.6.3
[root@linux-node1 src]# make TARGET=linux2628 PREFIX=/usr/local/haproxy-1.6.3
[root@linux-node1 src]# make install
[root@linux-node1 ~]# cp /usr/local/sbin/haproxy /usr/sbin/
[root@linux-node1 ~]# haproxy -v
HA-Proxy version 1.6.3 2015/12/25
Copyright 2000-2015 Willy Tarreau [email protected]

Haproxy启动脚本

[root@linux-node1 ~]# cd /usr/local/src/haproxy-1.6.3
[root@linux-node1 haproxy-1.6.3]# cp examples/haproxy.init /etc/init.d/haproxy
[root@linux-node1 haproxy-1.6.3]# chmod 755 /etc/init.d/haproxy

Haproxy配置文件

[root@linux-node1 ~]# useradd -r haproxy
[root@linux-node1 ~]# mkdir /etc/haproxy
[root@linux-node1 ~]# mkdir /var/lib/haproxy
[root@linux-node1 ~]# mkdir /var/run/haproxy
[root@linux-node1 ~]# vim /etc/haproxy/haproxy.cfg
global
log 127.0.0.1 local3 info
chroot /var/lib/haproxy
user haproxy
group haproxy
daemon

defaults
log global
mode http
option httplog
option dontlognull
timeout connect 5000
timeout client 50000
timeout server 50000

frontend http_front
bind *:80
stats uri /haproxy?stats
default_backend http_back

backend http_back
balance roundrobin
server linux-node1 192.168.56.11:8080 check
server linux-node2 192.168.56.12:8080 check

设置可以监听非本地IP

net.ipv4.ip_nonlocal_bind:
sysctl.present:

• value: 1
  1.1.4 haproxy日志设置
  [root@saltstack-node1 ~]# vim /etc/rsyslog.conf
  rsyslog 默认情况下，需要在514端口监听UDP，所以可以把/etc/rsyslog.conf如下的注释去掉

Provides UDP syslog reception

$ModLoad imudp
$UDPServerRun 514
local3.* /var/log/haproxy.log
[root@saltstack-node1 ~]# vim /etc/sysconfig/rsyslog
[root@linux-node1 ~]# systemctl restart rsyslog
1.2 Haproxy配置
1.2.1 配置案例
global
maxconn 100000
chroot /usr/local/haproxy
uid 99
gid 99
daemon
nbproc 1
pidfile /usr/local/haproxy/logs/haproxy.pid
log 127.0.0.1 local3 info

defaults
option http-keep-alive
maxconn 100000
mode http
timeout connect 5000ms
timeout client 50000ms
timeout server 50000ms

listen stats
mode http
bind 0.0.0.0:8888
stats enable
stats uri /haproxy-status
stats auth haproxy:saltstack

frontend frontend_www_example_com
bind 192.168.56.21:80
mode http
option httplog
log global
default_backend backend_www_example_com

backend backend_www_example_com
option forwardfor header X-REAL-IP
option httpchk HEAD / HTTP/1.0
balance source
server web-node1 192.168.56.21:8080 check inter 2000 rise 30 fall 15
server web-node2 192.168.56.22:8080 check inter 2000 rise 30 fall 15
HAProxy的配置过程分为3个主要部分：

• 命令行参数，这是最优先的
• global（全局）段，设置进程级参数
• 代理配置段，通常位于"default", “listen”, “fronted”, "backend"这样的形式内。
  配置文件的语法是由关键字后跟可选的一个或者多个参数（参数之间有空格）组成。如果字符串中包含空格，必须使用’'进行转义。\本身需要使用\进行转义。
  一些参数值为时间，比如说timeout。时间值通常单位为毫秒(ms)，但是也可以通过加后缀
  来使用其他的单位，支持的单位为：
• us : microseconds. 1 microsecond = 1/1000000 second
• ms : milliseconds. 1 millisecond = 1/1000 second. This is the default.
• s : seconds. 1s = 1000ms
• m : minutes. 1m = 60s = 60000ms
• h : hours. 1h = 60m = 3600s = 3600000ms
• d : days. 1d = 24h = 1440m = 86400s = 86400000ms

HAProxy配置中分五大部分：
 global：全局配置参数，进程级的，用来控制Haproxy启动前的一些进程及系统设置。
 defaults：配置一些默认的参数，可以被frontend，backend，listen段继承使用。
 frontend：用来匹配接收客户所请求的域名，uri等，并针对不同的匹配，做不同的请求处理
 backend：定义后端服务器集群，以及对后端服务器的一些权重、队列、连接数等选项的设置，我将其理解为Nginx中的upstream块。
 listen：理解为frontend和backend的组合体。
HAProxy配置文件的配置方法主要用两种：一种是由前端（frontend）和后端（backend）配置块组成，前端和后端都可以有多个。第二种方法是只有一个listen配置快块来同时实现前端和后端。我们这里主要介绍最常用的frontend和backend工作模式，这个也是推荐的配置方法。
同时前端（frontend）区域可以根据HTTP请求的header信息来定义一些规则，然后将符合某规则的请求转发到相应后端（backend）进行处理，这个我们后面会详细讲解。
1.2.2 Global配置
global # 全局参数的设置
log 127.0.0.1 local0 info
# log语法：log [max_level_1]
# 全局的日志配置，使用log关键字，指定使用127.0.0.1上的syslog服务中的local0日志设备，记录日志等级为info的日志
maxconn 4096
# 定义每个haproxy进程的最大连接数，由于每个连接包括一个客户端和一个服务器端，所以单个进程的TCP会话最大数目将是该值的两倍。
user haproxy
group haproxy
# 设置运行haproxy的用户和组，也可使用uid，gid关键字替代之
daemon
# 以守护进程的方式运行
nbproc 16
# 设置haproxy启动时的进程数，根据官方文档的解释，我将其理解为：该值的设置应该和服务器的CPU核心数一致，即常见的2颗8核心CPU的服务器，即共有16核心，则可以将其值设置为：<=16 ，创建多个进程数，可以减少每个进程的任务队列，但是过多的进程数也可能会导致进程的崩溃。这里我设置为16
maxconn 4096
# 定义每个haproxy进程的最大连接数，由于每个连接包括一个客户端和一个服务器端，所以单个进程的TCP会话最大数目将是该值的两倍。
#ulimit -n 65536
# 设置最大打开的文件描述符数，在1.4的官方文档中提示，该值会自动计算，所以不建议进行设置
pidfile /var/run/haproxy.pid# 定义haproxy的pid
1.2.3 代理(Proxies)相关配置
使用Haproxy进行反向代理负载均衡，最常修改的部分就是代理相关的配置了，代理相关配置位于下列配置段中：

• defaults
• frontend
• backend
• listen
  "defaults"段为其后的所有其他配置段设置默认参数。 "defaults"段可以有多个，后设置的总
  是会覆盖之前的配置。查看下面的列表可以知道"defaults"段可以使用哪些配置参数。“defaults”
  关键字是可选的，但是为了更好的可读性，建议加上。
  "frontend"段描述了一组监听的套接字，它们接受客户端连接。
  "backend"段描述了一组服务器，代理(Haproxy)会连接这些服务器并转发客户端请求到这些服
  务器上。
  "listen"段定义了一个完整的代理，它的前段(frontend)和后端(frontend)都在这个配置
  段里。这种配置通常用于仅TCP的流量.

代理名必须由大（小）写字母、数字、’-’、’_’、’.’、’:'组成。ACL名字是大小写敏感的，
也即www和WWW分别指不同的代理。

由于历史原因，所有的代理名字是可以重叠的，这种仅仅会导致日志有些问题。后来内容交换
（Content Switching）的加入使得两个有重复功能的代理（frontend/backend）必须使用不
同的名字。然而，仍然允许frontend和backend使用同一个名字，因为这种配置会经常遇到。

当前，HAProxy支持两种主要的代理模式: “tcp"也即4层，和"http”，即7层。在4层模式下，
HAproxy仅在客户端和服务器之间转发双向流量。7层模式下，HAProxy会分析协议，并且能通过
允许、拒绝、交换、增加、修改或者删除请求(request)或者回应(response)里指定内容来控制
协议，这种操作要基于特定规则。
Defaults配置
defaults # 默认部分的定义
mode http
# mode语法：mode {http|tcp|health} 。http是七层模式，tcp是四层模式，health是健康检测，返回OK
log 127.0.0.1 local3 err
# 使用127.0.0.1上的syslog服务的local3设备记录错误信息
retries 3
# 定义连接后端服务器的失败重连次数，连接失败次数超过此值后将会将对应后端服务器标记为不可用
option httplog
# 启用日志记录HTTP请求，默认haproxy日志记录是不记录HTTP请求的，只记录“时间[Jan 5 13:23:46] 日志服务器[127.0.0.1] 实例名已经pid[haproxy[25218]] 信息[Proxy http_80_in stopped.]”，日志格式很简单。
option redispatch
# 当使用了cookie时，haproxy将会将其请求的后端服务器的serverID插入到cookie中，以保证会话的SESSION持久性；而此时，如果后端的服务器宕掉了，但是客户端的cookie是不会刷新的，如果设置此参数，将会将客户的请求强制定向到另外一个后端server上，以保证服务的正常。
option abortonclose
# 当服务器负载很高的时候，自动结束掉当前队列处理比较久的链接
option dontlognull
# 启用该项，日志中将不会记录空连接。所谓空连接就是在上游的负载均衡器或者监控系统为了探测该服务是否存活可用时，需要定期的连接或者获取某一固定的组件或页面，或者探测扫描端口是否在监听或开放等动作被称为空连接；官方文档中标注，如果该服务上游没有其他的负载均衡器的话，建议不要使用该参数，因为互联网上的恶意扫描或其他动作就不会被记录下来
option httpclose
# 这个参数我是这样理解的：使用该参数，每处理完一个request时，haproxy都会去检查http头中的Connection的值，如果该值不是close，haproxy将会将其删除，如果该值为空将会添加为：Connection: close。使每个客户端和服务器端在完成一次传输后都会主动关闭TCP连接。与该参数类似的另外一个参数是“option forceclose”，该参数的作用是强制关闭对外的服务通道，因为有的服务器端收到Connection: close时，也不会自动关闭TCP连接，如果客户端也不关闭，连接就会一直处于打开，直到超时。
contimeout 5000
# 设置成功连接到一台服务器的最长等待时间，默认单位是毫秒，新版本的haproxy使用timeout connect替代，该参数向后兼容
clitimeout 3000
# 设置连接客户端发送数据时的成功连接最长等待时间，默认单位是毫秒，新版本haproxy使用timeout client替代。该参数向后兼容
srvtimeout 3000
# 设置服务器端回应客户度数据发送的最长等待时间，默认单位是毫秒，新版本haproxy使用timeout server替代。该参数向后兼容
Listen配置
listen status # 定义一个名为status的部分
bind 0.0.0.0:1080
# 定义监听的套接字
mode http
# 定义为HTTP模式
log global
# 继承global中log的定义
stats refresh 30s
# stats是haproxy的一个统计页面的套接字，该参数设置统计页面的刷新间隔为30s
stats uri /admin?stats
# 设置统计页面的uri为/admin?stats
stats realm Private lands
# 设置统计页面认证时的提示内容
stats auth admin:password
# 设置统计页面认证的用户和密码，如果要设置多个，另起一行写入即可
stats hide-version
# 隐藏统计页面上的haproxy版本信息
Frontend配置
frontend http_80_in # 定义一个名为http_80_in的前端部分
bind 0.0.0.0:80
# http_80_in定义前端部分监听的套接字
mode http
# 定义为HTTP模式
log global
# 继承global中log的定义
option forwardfor
# 启用X-Forwarded-For，在requests头部插入客户端IP发送给后端的server，使后端server获取到客户端的真实IP
acl static_down nbsrv(static_server) lt 1
# 定义一个名叫static_down的acl，当backend static_sever中存活机器数小于1时会被匹配到
use_backend php_server if static_down
# 如果满足策略static_down时，就将请求交予backend php_server
Backend配置
backend php_server #定义一个名为php_server的后端部分
mode http
# 设置为http模式
balance source
# 设置haproxy的调度算法为源地址hash
cookie SERVERID
# 允许向cookie插入SERVERID，每台服务器的SERVERID可在下面使用cookie关键字定义
option httpchk GET /test/index.php
# 开启对后端服务器的健康检测，通过GET /test/index.php来判断后端服务器的健康情况
server php_server_1 10.12.25.68:80 cookie 1 check inter 2000 rise 3 fall 3 weight 2
server php_server_2 10.12.25.72:80 cookie 2 check inter 2000 rise 3 fall 3 weight 1
server php_server_bak 10.12.25.79:80 cookie 3 check inter 1500 rise 3 fall 3 backup
# server语法：server [:port] [param*]
# 使用server关键字来设置后端服务器；为后端服务器所设置的内部名称[php_server_1]，该名称将会呈现在日志或警报中、后端服务器的IP地址，支持端口映射[10.12.25.68:80]、指定该服务器的SERVERID为1[cookie 1]、接受健康监测[check]、监测的间隔时长，单位毫秒[inter 2000]、监测正常多少次后被认为后端服务器是可用的[rise 3]、监测失败多少次后被认为后端服务器是不可用的[fall 3]、分发的权重[weight 2]、最为备份用的后端服务器，当正常的服务器全部都宕机后，才会启用备份服务器[backup]

backend static_server
mode http
option httpchk GET /test/index.html
server static_server_1 10.12.25.83:80 cookie 3 check inter 2000 rise 3 fall 3
1.2.4 调试相关配置
debug
启动debug模式，此模式会dump所有的交互信息到stdout，并运行于前台（译注：不进入deamon
模式）。等效于命令行参数-d. 此参数绝不要用于生产环境，因为它会在系统启动时被挂起.
quiet
在启动时不显示任何信息。等于命令行参数-v

1.3 Haproxy健康检查
HAProxy作为Loadbalance，支持对backend的健康检查，以保证在后端backend不能服务时，把从frotend进来的request分配至可以其它可服务的backend，从而保证整体服务的可用性。
通过监听端口进行健康检测
这种检测方式，haproxy只会去检查后端server的端口，并不能保证服务的真正可用。
listen http_proxy 0.0.0.0:80
mode http
cookie SERVERID
balance roundrobin
option httpchk
server web1 192.168.1.1:80 cookie server01 check
server web2 192.168.1.2:80 cookie server02 check inter 500 rise 1 fall 2
通过URI获取进行健康检测
这种检测方式，是用过去GET后端server的的web页面，基本上可以代表后端服务的可用性。
listen http_proxy 0.0.0.0:80
mode http
cookie SERVERID
balance roundrobin
option httpchk GET /index.html
server web1 192.168.1.1:80 cookie server01 check
server web2 192.168.1.2:80 cookie server02 check inter 500 rise 1 fall 2
相关配置
option httpchk
启用七层健康检测
http-check disable-on-404
如果backend返回404，则除了长连接之外的后续请求将不被分配至该backend
http-check send-state
增加一个header，同步HAProxy中看到的backend状态。该header为server可见。 X-Haproxy-Server-State: UP 2/3; name=bck/srv2; node=lb1; weight=1/2; scur=13/22; qcur=0
server option
check：启用健康检测
inter：健康检测间隔
rise：检测服务可用的连续次数
fall：检测服务不可用的连续次数
error-limit：往server写数据连续失败的次数上限，执行on-error的设定
observe ：把正常服务过程作为健康检测请求，即实时检测
on-error ：满足error-limit后执行的操作（fastinter、fail-check、sudden-death、mark-down）。其中fastinter表示立即按照fastinter的检测延时进行。fail-check表示改次error作为一次检测；sudden-death表示模仿一次fatal，如果紧接着一次fail则置server为down;mark-down表示直接把server置为down状态。
其它
retries：连接失败重试的次数，如果重试该次数后还不能正常服务，则断开连接。

1.3.1 通过request获取的头部信息进行匹配进行健康检测
这种检测方式，则是基于高级，精细的一些监测需求。通过对后端服务访问的头部信息进行匹配检测。
listen http_proxy 0.0.0.0:80
mode http
cookie SERVERID
balance roundrobin
option httpchk HEAD /index.jsp HTTP/1.1\r\nHost:\ www.xxx.com
server web1 192.168.1.1:80 cookie server01 check
server web2 192.168.1.2:80 cookie server02 check inter 500 rise 1 fall 2